Шоубик Дас и его коллеги из Университета Байройта в Германии разработали атомно-дисперсный никелевый фотокатализатор (Ni₀.₁₆@f₂-gC₃N₄), который обеспечивает эффективное и стабильное фотокаталитическое производство водорода непосредственно из морской или чистой воды без необходимости использования жертвенных агентов. Соответствующие результаты исследований были опубликованы в Journal of the American Chemical Society (J. Am. Chem. Soc.).
При облучении светом с длиной волны 390 нм катализатор достиг скорости производства водорода 270 мкмоль/г/ч в чистой воде, с выходом водорода 119 мкмоль/г при естественном солнечном свете. В морской воде скорость производства водорода сохранялась на уровне 144 мкмоль/г/ч, демонстрируя превосходную адаптируемость к окружающей среде. Методы характеризации, такие как HAADF-STEM и XAS, подтвердили, что Ni существует в атомно-дисперсной форме. Катализатор сохранял высокую активность после непрерывной работы в течение 720 часов (включая 140 часов освещения) и не показал значительного снижения производительности после 15 циклов повторного использования. Механистические исследования показали, что производство водорода следует двухстадийному пути расщепления воды: сначала двухэлектронное окисление воды генерирует H₂O₂ в качестве промежуточного продукта, за которым следует разложение H₂O₂ на O₂ и H₂, причем центры Ni эффективно способствуют разложению H₂O₂.
